Laser – eine neue Generation von Abwehrsystemen

Die verheerenden Auswirkungen selbst kleinster Drohnen sind seit der Schließung des Flughafens Gatwick im Jahr 2018 für jedermann offensichtlich geworden. Hochdynamische, kleine Ziele wie Klein- und Kleinstdrohnen können mit konventionellen Wirkmitteln nicht sinnvoll bekämpft werden – weder effektiv noch unter Vermeidung von Kollateralschäden.

Lasereffektoren können in Zukunft eine wirksame Ergänzung zu den bestehenden Fähigkeiten sein: Laser stellen eine neue Generation von Abwehrsystemen dar, die Ziele mit Lichtgeschwindigkeit, höchster Präzision und geringstmöglichem Kollateralschaden bekämpfen können. Darüber hinaus ist es bei Laserwaffen möglich, die abgegebene Wirkleistung an das jeweilige Bekämpfungserfordernis anzupassen, so dass die skalierte Leistung etwa zur Zerstörung von Sensoriken eingesetzt werden kann. Sie sind außerdem in Bezug auf die Logistik weniger aufwändig als konventionelle Waffen – jegliche Munitionsbevorratung entfällt.

Auch bei der Bundeswehr wird das Potential von Laserwaffen für zukünftige Anwendungen erkannt. So wurden Lasertechnologien und -effektoren in den vergangenen knapp zehn Jahren intensiv erforscht und Aktivitäten zur Förderung der Technologiereife mit dem Ziel der Entwicklung eines operativen Laserwaffensystems unternommen.

Wesentlicher Meilenstein dabei war die Bündelung dieser Anstrengungen in einem Demonstrator, der die gesamte Funktionalität von der Aufklärung über die Datenverarbeitung, die Zielzuweisung bis hin zur Bekämpfung mit einem Hochenergielaser in sich vereint. Bereits Ende Juni 2022 wurde der Laserwaffendemonstrator, entwickelt durch die Arbeitsgemeinschaft Hochenergielaser Marinedemonstrator (bestehend aus MBDA Deutschland GmbH und Rheinmetall Waffe Munition GmbH), auf der Fregatte Sachsen eingerüstet, um diesen unter realitätsnahen operativen Bedingungen im maritimen Umfeld zu erproben. Dazu wurde ein umfangreiches Erprobungsprogramm mit verschiedenen Zieltypen an Land, zu Wasser und in der Luft durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw) entwickelt. Im Rahmen der Erprobung, die das BAAINBw zusammen mit den Spezialisten der Wehrtechnischen Dienststellen 71 und 91 sowie der Deutschen Marine durchgeführt hat, wurde der Demonstrator erfolgreich gegen feindliche Drohnen und angreifende Flugkörper sowie weitere Ziele erprobt. Die Testergebnisse zeigen: die Laserwaffe hat das Potential, die Fähigkeiten der Bundeswehr sinnvoll zu erweitern.

Laser wirken durch sehr intensive, gebündelte Strahlung im visuellen oder infraroten Spektrum. Die Wirkung von Lasern ist abhängig von der Intensität der Laserleistung auf dem Ziel: diese wird entscheidend geprägt durch die optische Ausgangsleistung der Laserwaffe und die Strahlqualität – aber auch durch weitere Parameter wie die Aperturgröße, atmosphärische Störungen, die die Strahlqualität mit zunehmender Entfernung immer weiter verschlechtern und durch die Haltepunktgenauigkeit auf dem Ziel. Der Haltepunkt ist ein gewählter Punkt auf dem Zielobjekt, der über die Wirkdauer möglichst konstant durch das System verfolgt werden muss. Damit stellt das Tracking eine entscheidende Teilkomponente einer Laserwaffe dar: nur eine hochgenaue, dynamische und effiziente Verfolgung des Ziels ermöglicht eine präzise und effektive Bekämpfung verschiedener Ziele in unterschiedlichen Szenarien.

MBDA hat im Auftrag der Bundeswehr ein Technologiemuster für ein hochdynamisches und präzises Trackingsystem aufgebaut, das eine Reihe von Alleinstellungsmerkmalen aufweist. Das Tracking erfolgt zweistufig: Das Grobtracking dient der Verfolgung des Ziels und das Feintracking der Verfolgung eines spezifischen Haltepunkts auf dem Ziel. Zur Verbesserung der Performanz des Feintrackings wird eine aktive Beleuchtung durch einen Beleuchtungslaser genutzt. Durch Nutzung von speziellen Verfahren können Vorder- und Hintergründe ausgeblendet werden und damit etwa Rauch und Nebel sowie z. B. Wolken oder Bäume im Hintergrund ausgeblendet werden. Dies verbessert die Trackstabilität sowie Allwetterfähigkeit und erleichtert die Nutzung des Systems unter Gefechtsfeldbedingungen. Durch vergleichbare Verfahren wird auch das helle Prozessleuchten, das bei der Bekämpfung von Zielen mit einem Hochenergielaser entsteht, ausgeblendet und so der Haltepunkt bis zum Ende der Bekämpfungszeit absolut stabil gehalten und damit die Bekämpfungszeit optimiert.

Die Trackingtechnologie wurde ausgiebig unter verschiedensten Rahmen- und Wetterbedingungen, unter anderem auch unter einsatznahen Bedingungen im Rahmen der Erprobung des Laserwaffendemonstrators auf der Fregatte Sachsen, getestet.

Durch die bei MBDA verwendete Beleuchtung in augensicherer Wellenlänge – die eine Gefährdung des Erprobungspersonals und unbeteiligter Dritter weitgehend ausschließt – unterliegt MBDA bei den Trackingtests keinen wesentlichen Einschränkungen in Bezug auf die Lasersicherheit und hat das Tracking in vielen Versuchskampagnen „auf Herz und Nieren“ geprüft.

Parallel zur Erprobung des Laserwaffendemonstrators auf der Fregatte Sachsen bereitet sich MBDA auf die Folgephase und weitere Anwendungen vor:

Einerseits erarbeitet MBDA dazu Konzepte und Technologien für zukünftige Anwendungen, sowohl auf Marineschiffen, als auch auf weiteren land- oder luftgestützten Plattformen. Dazu wird der MBDA-eigene Demonstrator – aktuell integriert in einem 20-Fuß-Container – genutzt und permanent weiterentwickelt. Dies geschieht insbesondere im Hinblick auf die Optimierung von Tracking- und Bekämpfungsreichweiten aber auch in Richtung Modularisierung und Miniaturisierung. Vor allem werden für diese Aktivitäten die „lessons learned“ aus der Erprobung des Laserwaffendemonstrators genutzt.

So werden beispielsweise verschiedene Designansätze zur Anordnung des Beleuchtungslasers und Hochenergielasers evaluiert. Die Nutzung getrennter Kanäle für Beleuchtungs- und Hochenergielaser liegt nahe und ist wenig komplex – erfordert aber eine hochgenaue Justage, um sicherzustellen, dass das Ziel in jeder Bekämpfungsrichtung tatsächlich im Kegel des Beleuchtungslasers liegt. Durch ein komplexeres, koaxiales System, bei dem Beleuchtungslaser und Wirklaser die gleiche Apertur und den genau gleichen Pfad nutzen, ist über alle Reichweiten und in jeder Bekämpfungsrichtung die Überlappung sichergestellt. Der Öffnungswinkel des Beleuchtungslasers kann dann wesentlich kleiner gewählt werden und die Energie des Beleuchtungslasers kann somit deutlich effizienter genutzt werden. Dies führt zu deutlich höheren Trackreichweiten, die andernfalls nur mit einer signifikant höheren Laserleistung des Beleuchtungslasers erreicht werden könnten. MBDA konnte dieses Vorgehen mit dem eigenen Demonstrator erfolgreich realisieren.

Weiterhin wird die unabhängige Richtbarkeit von Grobtracking- und Feintrackingplattform erprobt. Damit kann während der Bekämpfung und des Feintrackings eines Ziels schon das nächste Ziel für die Bekämpfung ausgewählt und mit dem Grobtracking verfolgt werden. Dies minimiert die Zielwechselzeiten und bietet Verbesserungen bei der Bekämpfung von Drohnenschwärmen.

Durch ein quellenoffenes Konzept beim Demonstrator können unterschiedlichste Hochenergie-Laserquellen eingebunden werden, die zum jeweiligen Zeitpunkt der Laserwaffenentwicklung marktverfügbar und für das jeweilige Anwendungsszenarium am besten geeignet sind.

Neben den gerade beschriebenen Arbeiten zu den komplexeren Anwendungen von Laserwaffensystemen der Zukunft gibt es aber auch Anwendungsmöglichkeiten für deutlich kleinere, bis hin zu tragbaren, Laserwaffen. Auch im Hinblick auf diese Anforderungen hat MBDA ein Konzept und Technologien entwickelt, die in einem ersten Labormuster umgesetzt wurden.

Natürlich liefert dieser kleine – aktuell von zwei Soldaten tragbare Laser – nicht die gleiche optische Ausgangsleistung sowie Einsatzdauer und besitzt kein komplexes System für ein dynamisches Tracking, wie etwa der Laserwaffendemonstrator auf der Fregatte Sachsen. Damit ist das Zielspektrum aktuell beispielsweise auf statische Ziele beschränkt. Mit diesem Demonstrator sollen vielmehr die Fähigkeiten einer Laserwaffe für einen mobilen Einsatz von Infanterie, Spezialkräften und anderen Sicherheitskräften gezeigt werden.

MBDA hat wertige und wichtige Technologien für zukünftige Laserwaffensysteme vorbereitet. Diese kommen zur Anwendung sowohl im Laserwaffendemonstrator auf der Fregatte Sachsen, als auch in den MBDA-eigenen Demonstratoren, containerisiert wie tragbar.

Zukünftige Anwendungen von Laserwaffensystemen umfassen plattformbasierte Waffen auf maritimen und landbasierten sowie langfristig ggf. auch luftgestützten Einheiten ebenso wie kleine, tragbare Systeme.

Ziel ist es, alle notwendigen Technologien für zukünftige Laserwaffensysteme zu erproben und die Technologiereife soweit voranzutreiben, dass eine anschließende Entwicklungsphase für passgenaue operative Anwendungen gestartet werden kann – und das im ständigen Austausch mit der Bundeswehr.